光伏電池陣列的研制

1 引言

太陽(yáng)能作為一種新型的可再生資源受到越來越廣泛的重視，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽(yáng)能電池陣列由于實(shí)驗(yàn)受到日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度的影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過高，研發(fā)周期變長(zhǎng)。光伏電池陣列模擬器可以大大縮短光伏系統(tǒng)的研究周期，提高研究效率及研究結(jié)果的可信性。

本文設(shè)計(jì)的光伏電池陣列模擬器以半橋電路為基礎(chǔ)，基于DSP控制，并加入了PI控制改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。

2 太陽(yáng)能電池的工作特性

太陽(yáng)能電池在有光照條件下，光生電流會(huì)流過負(fù)載，從而產(chǎn)生負(fù)載電壓。這時(shí)太陽(yáng)能電池的等效電路如圖1所示。其中，RS為串聯(lián)電阻，Rsh為旁漏電阻，也稱跨接電阻，它是由體內(nèi)的缺陷或硅片邊緣不清潔引起的。顯然，旁路電流Ish和二極管的正向電流ID (通過PN結(jié)總擴(kuò)散電流)都要靠IL提供，剩余的光電流經(jīng)過RS，流出太陽(yáng)能電池而進(jìn)入負(fù)載。

根據(jù)文獻(xiàn)資料[1]，利用廠家提供的短路電流Isc，開路電壓VOC，最大功率點(diǎn)處的電流Im和最大功率點(diǎn)處的電壓Vm這四個(gè)參數(shù)可以得到太陽(yáng)能電池板便于工程計(jì)算的模型：

這樣，就把太陽(yáng)能電池板的I-V特性曲線轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的、便于工程計(jì)算的形式。

3 光伏電池陣列模擬器設(shè)計(jì)

模擬器的目的是要能模擬一定光照下，隨負(fù)載變化的太陽(yáng)能電池板的電特性，包括最大輸出功率，輸出I-V特性，以及不同日照下的變化。其應(yīng)該完成以下三個(gè)方面的要求：

(1) 系統(tǒng)能夠按照光伏陣列的輸出特性完成輸出，當(dāng)外電路負(fù)載一定時(shí)，系統(tǒng)能夠在工作點(diǎn)上保持穩(wěn)定的輸出；

(2) 當(dāng)外接負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，模擬器能夠以合乎要求的速度變化到新工作點(diǎn)并能穩(wěn)定在該點(diǎn)；

(3) 能夠輸出要求的功率；